摘要：针对连接器在液体或油类介质使用环境中对接端和尾端的密封问题，在力求解决因液体环境密封不良而造成的安全隐患的基础上开展了连接器密封技术的研究。以某型号连接器为研究平台，对接端采用O形圈压缩密封设计，尾端运用橡胶硫化技术来保证密封性。在模拟环境中进行测试和改进，使得该型号连接器能在液体环境中可靠实现密封。通过实验验证了连接器能在水下400m处可靠密封。
关键词：连接器；对接端；密封；橡胶硫化
The study on sealing technology of a type of Connector in liquid
WANG Chun-chang WANG Rong-fei
Abstract：Aiming at the sealing problems of butt end and end for connector in the liquid and oil medium environment，on the basis of trying to solve security problems caused by the bad sealing of the liquid environment，this paper carries out research in the connector sealing.Regarding a model connector as research platform，combining with the use of O-ring compression seal design in butt end，and rubber vulcanization technology in end，the sealing is improved.With testing and improvement in the simulated liquid environment，and ultimately it achieves a reliable seal.Experiments show that it can be reliably sealed at underwater 400 metres.
Keywords：connector；butt end；sealing；Rubber vulcanization
引言
随着连接器各种恶劣使用环境的出现，给连接器的发展提出了更高、更苛刻的要求。耐水压密封连接器，适用于水中或恶劣环境条件下工作的电路连接。近些年，无论从军事对抗还是民用利益，世界大国纷纷将自己的权益从陆地转移到海洋。耐水压密封连接器作为海上设备的神经，在这个竞争环境中，要求也愈发严格。本文以某型号连接器为研究平台，对接端采用O形圈压缩密封设计，尾端运用橡胶硫化技术，在模拟环境中进行测试和改进，来使连接器在液体环境中实现可靠密封。
1结构方案设计
综合连接器对接端采用O形圈压缩密封设计，尾端运用橡胶硫化技术来保证密封性的方案，结合此型号连接器在实际使用过程中的特点，首先对连接器插头和插座结构进行简要介绍。
某型号连接器产品设计使用中采用10芯接触件，本方案拟采用10芯#20接触件（额定电流7.5A），孔位排列选用标准的13-98排列（按GJB1611），如图1所示。
图1产品型谱排列
1.1插座结构设计
根据连接器实际使用要求，插座需耐400米水深（4MPa），故本方案插座拟采用玻璃烧结密封插座，借鉴J599系列Ⅳ产品结构。采用带4个安装孔的圆形法兰盘；根据与其插合的插头尾端接的重量设备，为提高插座的结构强度（抗弯曲力矩）和耐腐蚀能力，拟采用不锈钢钝化外壳，并进一步增加壁厚；接触件尾端为焊接式，不可拆卸。本方案插座的结构及外形尺寸如图2所示。在与插头对接端配合的部位，以及与安装面板配合的部位，均采用O形圈压缩密封设计，以确保插头与插座对接后在水下不会渗水。
图2 插座外形结构图
1.2插头结构设计
为方便快速对接锁紧，本方案选用插头时借鉴J599系列Ⅳ产品结构，其插合到位后只需旋拧90°即可实现与插座的对接锁紧。为方便使用，连接帽前端设计有带4个安装孔的圆形法兰盘；由于插头与插座对接后需耐400米水深（4MPa），为确保产品对接后对接端的水密封，插头对接端采用O形圈压缩密封设计；并进一步增加主要受力件的壁厚；由于插头尾端的设备需通过硫化与连接帽固定在一起，同时与其他零部件可相对转动，为此在插头尾端增加尾罩，通过螺纹与连接帽连接，当在连接帽上硫化连接设备时，该尾罩可实施隔离确保硫化橡胶不会进入插头内部；连接帽及尾罩外部沿轴向、周向设计防滑槽，用于防止旋拧或拉拽硫化胶时脱胶；接触件尾端为压接式，可拆卸，后松后取式。本方案插头的结构及外形尺寸如图3所示。
图3 插头外形结构图
1.3 硫化工艺
硫化橡胶材料：氯丁橡胶（牌号：4150），粘合剂为开姆洛克607（单面胶）。在插头尾端硫化部位尺寸要求，填(23±2)g的胶在炼胶机上辊炼成对应厚度的胶片尺寸。装入外壳定位套定位时需要特别注意三端外壳的标识应保持在同一方向上。同时将填充的胶片置于上模板上，推进机床加热板上进行预热软化，待胶片软化后填于下模型腔内，填胶完成后，合上上模推入机床加热板上进行硫化。注意线束必须在线束槽内、外壳装好定位护套之后置于对应模具内定位。定位应精准，避免导线及外壳被压伤，仔细检查确认定位无误后，合上上模推入机床加热板加压进行硫化。线束或连接器在模具内装夹定位完成后，模具在推入机床加热板的过程中，需要注意保护连接器外壳推入时没有障碍。硫化时间结束后在拉出模具的过程中，因连接器在机床加热板外面，直接拉出则会损伤外壳，需要对连接器外壳加以保护后才能将模具从机床加热板上拉出。
硫化参数：时间：（16±1）min；压力：（5±2）MPa；温度：（170±5）℃
2实验
2.1 实验准备：
硫化橡胶材料：氯丁橡胶（牌号：4150）；O型圈材料：硅橡胶SE41450G。O型圈的设计尺寸应根据其具体与连接器的配合处尺寸而定。插头尾端硫化成型严格按照硫化工艺进行。
注意：（1）采用专用模具硫化。（2）硫化紧贴插头的连接器端面。（3）硫化前，需用酒精对连接器硫化部位进行清洗。（3）硫化后的连接器无明显机械损伤，硫化完成后应对飞边进行修剪。
2.2 实验对象与实验项目
a液体压力：插合的连接器和未插合的插座依次进行4.0±0.1MPa的液体压力试验，试验后连接器应无机械损伤，内部无渗水、漏水现象，按规定测试满足要求。
插合的电连接器
按QJ 1508-1988方法303的规定进行液体压力试验（静态），需要采用下列细则：
（1）连接器插合进行试验，插座端焊接导线，导线长度应满足箱外测试要求，插头尾端需用堵头堵住出线口或将尾罩更换为密封尾罩（无出线口）
（2）试验样品装入压力容器后，将内部压力升至4.0±0.1MPa
（3）压力保持6h后在压力容器内测试绝缘电阻应满足表1的规定，介质耐电压满足表2的规定
（4）试验结束后，取出样品并用干燥空气吹干外表面余留的水分，可将空气加热到52℃
（5）试验前后分别测量绝缘电阻应满足表1的规定。
未插合的密封插座
按QJ 1508-1988方法303的规定进行液体压力试验（静态），并采用下列细则
（1）插座单独进行试验
（2）试验样品装入压力容器后，将内部压力升至4.0±0.1MPa后保持30min，试验结束后，取出样品并用酒精清洗对接端，再用干燥空气吹干余留的酒精，可将空气加热到52℃
（3）试验前后分别测量绝缘电阻应满足表1的规定。
（4）全部试验和检查完成后，将样品置于80℃±5℃烘箱内干燥50min。
b海水浸泡：试验后产品表面应无影响使用的锈蚀缺陷，测试绝缘电阻应≥20MΩ。
按下列规定进行试验：
a)插座和插头插合进行试验；
b)插座导脊尾部孔需用堵头密封，插头尾罩出线口需用堵头密封或将尾罩更换为密封尾罩（无出线口）；
c)在常压海水（或5%氯化钠溶液）内浸泡24 h；
d)浸泡时间结束后，取出样品用淡水冲洗，再用干燥空气吹干，可将空气加热到52 ℃；
e)试验后检查应符合规定。
2.3 实验过程
在模拟液体环境进行试验时，设了四个区间段，首先在（0-1）MPa区间进行试验，满足要求后，再依次在（1-2）MPa、（2-3）MPa、（4）MPa区间段测密封。同一组的多个连接器做对比试验时，要保证状态的一致性，控制变量。确保变量的唯一性。
2.4实验结果
试验一共分8组，前4组依次在（0-1）MPa、（1-2）MPa、（2-3）MPa、（4）MPa对未插合的密封插座进行试验，后4组依次在（0-1）MPa、（1-2）MPa、（2-3）MPa、（4）MPa对插合的电连接器进行试验，每组6只产品，如果试验在4MPa以下区间段内出现渗水现象性能指标发生变化，则及时停止实验对结构和工艺进行改进，再进行下一步试验。其试验结果如表3所示。
表1 绝缘电阻
表3.2 （1-2）MPa未插合的密封插座
从上述表中可以看出，此方案同时满足了连接器对接端和尾端水下密封的要求。
3结论
本文通过在连接器（玻璃烧结插座）对接端和尾端分别采用O形圈压缩密封设计和橡胶硫化技术，进一步深入分析了水下400m处连接器可靠密封的可能性。通过实验分析表明：此种设计和方案可行性好，有一定的参考价值。
参考文献
[1]QJ 1508-88 《电连接器试验方法》.
[2]Q/Lk.J(03)233C-2017 《电缆硫化成型工艺细则》.
[3]GJB 599B-2012《耐环境快速分离高密度小圆形电连接器通用规范》.
[4]Q/Lk.（J02）1333-2016 《YQ34A1-19TK-3419、YQ34A1-19ZJ-3419型圆形水下密封电连接器详细规范》.
论文作者:王春常 王荣飞
论文发表刊物:《新材料.新装饰》2018年10月上
论文发表时间:2019/6/24
标签：连接器论文; 插座论文; 插头论文; 液体论文; 环境论文; 外壳论文; 压力论文; 《新材料.新装饰》2018年10月上论文;